第四章图形、图像与多媒体

第四章图形、图像与多媒体GDI：GraphicsDeviceInterface图形图像及多媒体处理也是C#的重要应用。.NET框架通过封装GDI+实现了图形图像的处理功能。利用C#可以开发出强大的图形、图像与多媒体程序。

GDI+是Microsoft®Windows®XP操作系统的子系统，负责在屏幕和打印机上显示信息。顾名思义，GDI+是GDI（Windows早期版本提供的图形设备接口）的后续版本。GDI+是一种应用程序编程接口(API)，通过一套部署为托管代码的类来展现。这套类被称为GDI+的“托管类接口”。应用程序的程序员可利用GDI+这样的图形设备接口在屏幕或打印机上显示信息，而不需要考虑特定显示设备的具体情况。应用程序的程序员调用GDI+类提供的方法，而这些方法又反过来相应地调用特定的设备驱动程序。GDI+将应用程序与图形硬件隔离，而正是这种隔离允许开发人员创建设备无关的应用程序。1版权所有目录GDI+概述GDI+绘图基础基本的绘图方法图像的显示与处理声音与视频的播放2版权所有4.1GDI+概述早期的Window程序中，可以使用GDI（GraphicsDeviceInterface，图形设备接口）在一个窗体中绘制图形、文本和图像，但它的功能有限。GDI+是GDI的一个新版本，它不仅在GDI基础上添加许多新特性，而且对原有的GDI功能进行优化，并在为开发人员提供的二维矢量图形、文本、图像处理、区域、路径以及图形数据矩阵等方面构造了一系列相关的类。其中，图形类Graphics是GDI+接口中的一个核心类，许多绘图操作都可用它完成。3版权所有4.1.1GDI+命名空间

GDI+包含大约60个类、50个枚举和8个结构。所有的函数都保存在System.Drwaing.dll程序集中。

System.Drawing命名空间提供了对GDI+基本图形功能的访问。在System.Drawing.Drawing2D、System.Drawing.Imaging

以及System.Drawing.Text

命名空间中提供了更高级的功能。System.Drawing.Drawing2D命名空间提供高级的二维和矢量图形功能。此命名空间包含梯度型画刷、Matrix

类（用于定义几何变换）和GraphicsPath

类。

System.Drawing.Design命名空间：包含扩展设计时用户界面（UI）逻辑和绘制的类。这些类可用于创建自定义工具栏的项、类型特定的值编辑器（可以编辑并可以用图形方式表示其支持的类型的值）和类型转换器（在一定的类型之间转换值）。

System.Drawing.Imaging命名空间提供高级GDI+图像处理功能。Metafile

类提供记录和保存图元文件的方法。Encoder

和Decoder类允许用户扩展GDI+以支持任何图像格式。PropertyItem

类提供在图像文件中存储和检索元数据的方法。

System.Drawing.Text命名空间提供高级GDI+排版功能。该命名空间中的类允许用户创建和使用多种字体。

System.Drawing.Printing命名空间提供与打印相关的服务。通常，您会创建PrintDocument

类的新实例，设置对打印内容进行描述的属性，然后调用Print

方法来实际打印文档。4版权所有4.1.2基本数据结构在绘图操作中，常常需要使用Point（点）、Size（大小）和Rectangle（矩形）等简单的数据结构。5版权所有6版权所有

2.基本运算符操作

Point、Size和Reactangle类结构重载了常用的运算符操作，如Point和Size结构的+、-、==、!=操作，Rectangle结构的==、!=操作等。这里只介绍Point和Size结构的+和-操作。（1）“+”操作若向Point对象加上一个Size对象，则返回Point对象。例如：Drawing.Pointpt=newDrawing.Point(25,-18)+newSystem.Drawing.Size(10,5);则结果为Point(35,-13)。若向Size对象加上一个Size对象，则是它们的宽度和高度分别相加。Sizesz=newSize(50,50)+newSize(10,10);（2）“-”操作若向Point对象减去一个Size对象，则返回Point对象。例如：Drawing.Pointpt=Drawing.Point(25,-19)+Drawing(15,5);若向Size对象减一个Size对象，则是它们的宽度和高度分别相减。Sizesz=newSize(50,50)-newSize(10,10);7版权所有

3．Rectangle结构的常用操作（1）扩大和缩小使用Inflate方法。voidInflate(Sizesize)voidInflate(int

widht,intheight);（2）相交和合并成员方法Iniersect和Union分别用来将两个矩形进行相交和合并。voidIntersect(Rectanglerect)staticRectangleIntersect(Rectanglea,Rectangleb);staticRectangleUnion(Rectanglea,Rectangleb);8版权所有（3）移动

Offset方法用来调整矩形的位置。voidOffset(Pointpos);voidOffset(int

x,inty);（4）测试和判断IntersectsWith方法用来判断是否和指定的矩形相交。若有相交，则返回true，否则返回false。bool

IntersectWidth(Rectangle

rect);9版权所有4.1.3处理图形图像的步骤处理图形包括两个步骤：创建Graphics对象；使用Graphics对象绘制线条和形状、呈现文本或显示与操作图像。10版权所有4.2GDI+绘图基础4.2.1坐标系统

1．全局坐标、页面坐标和设备坐标

2．Grahpics与坐标系统有关的成员

3．全局变换全局坐标到页面坐标的坐标变换叫做全局变换，保存在Graphics类的Transform属性中。主要包含两种变换：平移(TranslateTransform)、旋转(RotateTransform)、比例(ScaleTransform)。11版权所有4．页面变换页面坐标的原点总是在虚拟绘图平面的左上角。由于页面坐标标度量单位是像素，所以设备坐标与页面坐标是相同的。但如果将页面坐标改成其他的单位（如英寸），两者就不同了。这时发生页面坐标到设备坐标的变换称为页面变换。Graphics类的PageUnit和PageScale两个属性提供页面变换操作。12版权所有【案例4-1】建立坐标系并画圆。设计一个坐标系，坐标原点在窗体的中心，单位为英才，X轴向右为正，Y轴向上为正，画出坐标轴，在此坐标系绘制一个圆，圆心在坐标圆点，半径为1英寸。13版权所有4.2.2

画笔画笔是绘制各种直线和曲线的一种图形工具，它主要有线型、颜色和线宽属性。默认的线宽为1个像素，线型为实线。14版权所有1．建立Pen对象（1）直接使用Pen类构造函数。常用下面的三种重载形式：publicPen(Colorc)：创建某一种颜色的Pen对象。publicPen(Colorc,floatw)：创建某一种颜色和相应宽度的Pen对象。publicPen(Brushb)：创建某一刷子样式的Pen对象。publicPen(Brushb,floatw)：创建某一刷子样式并具有相应宽度的Pen对象。15版权所有（2）从SystemPens和Pens类获取Pen对象的引用。System.Drawing.SystemPens类用于创建与用户界面单位和系统颜色相匹配的笔。该类的每一个共享属性都返回一个Pen对象的引用。例如：Penpe=SystemPens.HighlightText;//画笔使用选定项的文本颜色。16版权所有2．Pen的常用属性Brush属性。获取或设置用于确定此Pen对象的属性的Brush对象。Color属性。获取或设置此Pen对象的颜色。Width属性。获取或设置此Pen对象的宽度。DashStyle属性。获取或设置用于通过此Pen对象绘制的虚线的样式。DashCap属性。获取或设置用在短划线终点的帽样式，Drawing2D.DashCap枚举值。17版权所有EndCap属性。获取或设置用在通过此Pen对象绘制的直线终点的帽样式。取Drawing2D.LineCap枚举值，如表4-4所示。StartCap属性。获取或设置用在通过此Pen对象绘制的直线起点的帽样式。取Drawing2D.LineCap枚举值，如表4-4所示。LineJoin属性。获取或设置通过此Pen对象绘制的两条连续直线终点之间的联接样式。指定如何在图形（子路径）中联接连续的直线或曲线段，该图形（子路径）包含在GraphicsPath对象中。Drawing2D.LineJoin枚举值。18版权所有2．画刷Brush类决定如何填充图形形状（如矩形、椭圆形、扇形、多边形和封闭路径）内部。这是一个抽象基类，不能进行实例化。若要创建一个画刷对象，可使用从Brush派生出的类。这些派生类主要有：SolidBrush（单色画刷）、TextureBrush（纹理画刷）、HatchBrush（阴影画刷）、LinearGradientBrush（线性渐变画刷）、PathGradientBrush（路径渐变画刷）。前两个定义在System.Drawing命名空间中，后三个定义在System.Drawing.Drawing2D命名空间中。19版权所有4.3基本的绘图方法4.3.1绘制线条或形状1．画直线使用Graphics的DrawLine方法可以绘制直线。publicvoidDrawLine(Pen

pen,intx1,inty1,intx2,inty2)：绘制一条连接由坐标对指定的两个点的线条。publicvoidDrawLine(Penpen,floatx1,floaty1,floatx2,floaty2)：绘制一条连接由坐标对指定的两个点的线条。publicvoidDrawLine(Penpen,Pointp1,Pointp2)：绘制一条连接两个Point结构的线。20版权所有2．画椭圆使用Graphics的DrawEllipse方法可以绘制椭圆。publicvoidDrawEllipse(Penpen,Rectanglerect)：绘制边界Rectangle结构指定的椭圆。publicvoidDrawEllipse(Penpen,intx,inty,intw,inth)：绘制一个由边框（该边框由一对坐标、高度和宽度指定）定义的椭圆。publicvoidDrawEllipse(Pen,float,float,float,float)：绘制一个由边框（该边框由一对坐标、高度和宽度指定）定义的椭圆。21版权所有3．绘制圆弧使用Graphics的DrawArc方法可以绘制圆弧。publicvoidDrawArc(Penpen,Rectanglerect,floatstartAngle,floatsweepAngle)：绘制一段弧线，它表示Rectangle结构指定的椭圆的一部分。publicvoidDrawArc(Penpen,intx,inty,intw,inth,int

startAngle,int

sweepAngle)：绘制一段弧线，它表示由一对坐标、宽度和高度指定的椭圆部分。publicvoidDrawArc(Penpen,floatx,floaty,floatw,floath,floatstartAngle,floatsweepAngle)：绘制一段弧线，它表示由一对坐标、宽度和高度指定的椭圆部分。

22版权所有4．画扇形图使用Graphics的DrawPie方法可以绘制扇形图，所谓扇形图其实质就是一段圆弧的两个端点与圆心相连。DrawPie方法的格式与DrawArc方法基本一致。23版权所有5．画矩形使用Graphics的DrawRectangle方法可以绘制矩形。publicvoidDrawRectangle(Penpen,Rectangler)：绘制由Rectangle结构指定的矩形。publicvoidDrawRectangle(Penpen,intx,inty,intw,inth)：绘制由坐标对、宽度和高度指定的矩形。publicvoidDrawRectangle(Penpen,floatx,floaty,floatw,floath)：绘制由坐标对、宽度和高度指定的矩形。24版权所有6．画多边形使用Graphics的DrawPolygon方法可以绘制多边形。publicvoidDrawPolygon(Penpen,Point[]p)：绘制由一组Point结构定义的多边形publicvoidDrawPolygon(Penpen,PointF[]p)：绘制由一组PointF结构定义的多边形。25版权所有7．画贝塞尔样条曲线使用Graphics的DrawBezier方法可以绘制贝塞尔样条曲线。publicvoidDrawBezier(Penpen,Pointp1,Pointp2,Pointp3,Pointp4)：绘制由4个Point结构定义的贝塞尔样条。publicvoidDrawBezier(Penpen,PointFp1,PointFp2,PointFp3,PointFp4)：绘制由4个PointF结构定义的贝塞尔样条。publicvoidDrawBezier(Penpen,floatx1,floaty1,floatx2,floaty2,floatx3,floaty3,floatx4,floaty4)：绘制由四个表示点的有序坐标对定义的贝塞尔样条。26版权所有8．绘制闭合曲线使用Graphics的DrawClosedCurve方法可以闭合曲线。publicvoidDrawClosedCurve(Penpen,Point[]p)：绘制由Point结构的数组定义的闭合基数样条。publicvoidDrawClosedCurve(Penpen,PointF[]p)：绘制由PointF结构的数组定义的闭合基数样条。publicvoidDrawClosedCurve(Penpen,Point[]p,floatt,FillModefm)：使用指定的张力绘制由Point结构数组定义的闭合基数样条。publicvoidDrawClosedCurve(Penpen,PointF[]p,floatt,FillMode)：使用指定的张力绘制由PointF结构数组定义的闭合基数样条。27版权所有9．绘制非闭合曲线使用Graphics的DrawCurve方法可以非闭合曲线。参数格式同上述绘制闭合曲线的第一个方法。10．绘制路径使用Graphics的DrawPath方法可以绘制路径。路径是直线、矩形、多边形或曲线等组成。publicvoidDrawPath(Penpen,GraphicsPathpath)：绘制GraphicsPath对象。28版权所有11．绘制填充图形和上述方法对应的，还有一组Fill开头的方法，可以用来绘制填充图形。例如：FillEcllips方法可以绘制填充椭圆。29版权所有【案例4-2】绘制一个小汽车。利用基本的绘图方法，在界面上绘制一个小车。30版权所有【案例4-3】一个简单的绘图程序。本案例是一个简单的绘图程序，能够利用鼠标任意画，能够画直线、椭圆及矩形，可以设置色彩。31版权所有4.3.2绘制文字可以使用任何图形对象作为绘制文本的表面。绘制文本需要一个Brush对象（它指示将使用什么图案填充文本）和一个Font对象（它描述要填充的图案）。字体可以是系统上安装的任何已命名的字体，而画笔可以为任意类型的画笔。因此，有可能使用纯色、图案或者甚至图像来绘制文本。32版权所有4.4图像的显示与处理4.4.1图像的显示1．Bitmap类Bitmap类封装GDI+位图，此位图由图形图像及其属性的像素数据组成。Bitmap对象是用于处理由像素数据定义的图像的对象。可以从各种各样的图形文件格式（BMP、GIF、JPEG、EXIF、PNG、TIFF和ICON）中构造Bitmap对象。33版权所有（1）主要的属性Flags：获取此Image对象的属性标记。Height：获取此Image对象的高度。Palette：获取或设置用于此Image对象的调色板。RawFormat：获取此Image对象的格式。Size：获取此图像的以像素为单位的宽度和高度。Width：获取此Image对象的宽度。34版权所有（2）主要的方法Clone()：创建此Bitmap（用指定的PixelFormat

定义）部分的副本。FromHicon()：从图标的Windows句柄创建Bitmap。FromResource()：从指定的Windows资源创建Bitmap对象。GetBounds()：以指定的单位获取此Image对象的边框。GetPixel()：获取此Bitmap中指定像素的颜色。GetThumbnailImage()：返回此Image对象的缩略图。Save()：将此图像以指定的格式保存到指定的流中。SetPixel()：设置Bitmap对象中指定像素的颜色。35版权所有2．图像的显示若使用Image来显示图像。可以用Image的静态方法FromFile()来加载图像文件。如：Imageim=Image.FromFile(“c:\\ba.jpg”);g.DrawImage(im,0,0);36版权所有4.4.2保存、拷贝和粘贴保存图像可以使用Bitmap的Save方法。例如：pictureBox1.image.Save("c:\\myimage.bmp");在保存图像时，还可以指定图像文件的格式。例如：pictureBox1.image.Save("c:\\myimage.bmp");pictureBox1.image.Save("c:\\myimage.bmp");pictureBox1.image.Save("c:\\myimage.bmp",ImageFormat.Jpeg);37版权所有Bitmap类提供了Clone方法，可用于制作现有Bitmap对象的副本。Clone方法带有源矩形参数，可用于指定要复制的原始位图的部分。下面的示例通过拷贝现有Bitmap对象的上半部分来创建Bitmap对象。然后绘制两幅图像。38版权所有4.4.3图像处理1．彩色图像变成灰度图像将彩色图像像素值分解为三基色R、G、B，求其和的平均值，然后使用SetPixel方法以该平均值参数生成图像。对一个像素的处理过程如下：（1）取颜色值Colorc=im.GetPixel(i,j);//im为Bitmap类型对象39版权所有（2）分解颜色值intr=c.R;intg=c.R;intb=c.R;（3）取平均，生成新的颜色intcc=(r+g+b)/3;Colorc1=Coloe.FromArgb(cc,cc,cc);（4）设定图像颜色im1.SetPixel(i,j,c1);//im1是im的复制40版权所有2．对图像进行浮雕处理将彩色图像像素值分解为三基色R、G、B，分别与相邻像素的三基色R、G、B相减后加上一个常量（128）。然后作为新的像素的RGB颜色值（为了防止颜色溢出，需处理小于0和大于255的颜色值）。对一个像素的处理过程如下：（1）取两个像素的颜色值Colorc1=im.GetPixel(i,j);//im为Bitmap类型对象Colorc2=im.GetPixel(i+1,j+1);//取相邻像素的颜色值41版权所有（2）对两个像素的颜色值进行分解，相减后加上128，

intr=Math.Abs(c1.R-c2.R)+128;

intg=Math.Abs(c1.G-c2.G)+128;

intb=Math.Abs(c1.B-c2.B)+128;（3）处理后生成新的颜色

if(r<0)r=0; if(r>255)r=255; if(g<0)g=0; if(g>255)g=255; if(b<0)b=0; if(b>255)b=255;Colorcc=Coloe.FromArgb(r,g,b);（4）设定图像颜色im1.SetPixel(i,j,cc);//im1是im的复制42版权所有3．图像的透明度处理取出颜色值后，再给定一个透明度的值，利用Color.FromRgb(inta,Colorc)方法即可生成目标图像的颜色值。从而实现不同的透明效果。参数a的取值在0~255之间。c=im.GetPixel(i,j);Colorcc=Color.FromArgb(a,c);im.SetPixel(i,j,cc);43版权所有4．图像的旋转与拉伸图像的旋转可以使用Image类的RotateFlip方法实现，它只有一个RotateFlipType枚举参数，用来指定图像的旋转和翻转的类型。44版权所有5．图像格式转换GDI+的Image类中有一个Save方法，它可以用来将图像按指定的格式保存文件中。格式如下：voidSave(stringfilename,ImageFormatformat);其中，filename用来指定要保存的文件名，format用来指定要保存的格式，可以直接引用ImageFormat类的静态成员属性来指定。45版权所有【案例4-4】图像处理程序。创建一个Windows应用程序，在窗体上添加两个图片框和三个按钮。第一个图片显示原图像，第二个图片框显示处理后的图像。46版权所有4.5声音与视频的播放4.5.1MediaPlayer控件及其使用在C#中，可以引用Windows自带的WindowsMediaPlayer组件播放多种格式的视频和音频文件，包括MPEG视频、AVI、WAV和MIDI等格式的文件。47版权所有1．添加